Если все звезды вращаются, почему была разработана теория, которая требует не вращающихся звезд?

Согласно исследованию Пенроуза, не вращающаяся звезда, после гравитационного коллапса, превратилась бы в совершенно сферическую черную дыру. Однако каждая звезда во вселенной имеет некоторый момент импульса.

Зачем вообще заниматься этим исследованием, если это никогда не произойдет во вселенной и имеет ли это какое-либо значение для будущего астрофизики?

Другое соображение заключается в том, что физику, которая описывает вращающуюся черную дыру, было гораздо сложнее развивать.

Математика, описывающая черную дыру Шварцшильда (незаряженную, не вращающуюся), была разработана в 1916 году . Это было расширено до заряженных, не вращающихся черных дыр в 1918 году ( метрика Рейсснера-Нордстрема )

Не было до 1963 , что метрика Керра для незаряженной прядильных черных дыр была разработана. Через два года была найдена наиболее общая форма - метрика Керра-Ньюмана .

Мне не хотелось бы ждать 47 лет, пока не будет разработана более точная модель черной дыры, прежде чем делать какую-либо значимую работу в этой области.

Подобным образом, мы могли бы спросить ...

Длина луча не может быть ровно 1 метр. Лучи не могут быть ровными . Материал, из которого состоит луч, не может быть действительно изотропным. Так почему же мы должны рассчитывать напряжение в прямом пучке длиной 1 метр, имеющем изотропный материал?

Потому что знание того, как выполнить этот расчет, является строительным блоком для выполнения более сложных вычислений.

Расчет невращающейся черной дыры также предоставляет ограничивающее решение. Решение для коллапса вращающейся звезды будет приближаться к этому решению, когда спин приближается к нулю.

Точно так же Ньютон сказал нам, что, когда внешние силы приближаются к нулю, путь движущегося объекта будет приближаться к прямой линии. Это полезно знать, хотя в нашей вселенной нет места, где бы не было гравитационного влияния.

Все модели являются приблизительными, мы оцениваем модель на предмет ее полезности.

Понимание коллапса невращающейся звезды в черную дыру дает представление о природе гравитационного коллапса. Большая часть физики коллапса не зависит от вращения. Формирование горизонта событий, например.

Модели могут быть уточнены, и в этом случае рассмотрение вращения приводит к дальнейшему пониманию и несферически-симметричной структуре с несколькими сингулярными горизонтами.

Все модели обязательно упрощены. Но невращающаяся модель все еще полезна.

Период вращения нашего Солнца составляет 24,47 дня на экваторе и почти 38 дней на полюсах, период вращения нашей планеты составляет 23 ч 56 м 4,098 903 691 с. . Использование уравнений Шварцшильда в обоих случаях не является точным.

Если вы использовали уравнение для невращающихся объектов, чтобы рассчитать время на высоте спутников GPS (~ 20 200 км или 12 550 миль), то вы бы потеряли 38 636 наносекунд в день. . Julian года определяются как 365,25 дней ровно 86400 секунд (базовый блок SI), в общей сложности ровно 31557600 секунд в юлианском астрономический году. Григорианский календарный год (в среднем за 400 лет) составляет 365,2425 дней.

Умножение 365,2425 x 38 636 = 14 111 509,23 наносекунд, то есть 0,0141 секунды в год. Если вам не нравится эта сумма, то вы можете использовать более простое уравнение, например, для расчетов с использованием звезды HR 1362, у которой период вращения составляет 306,9 ± 0,4 дня.

Вы правы: все звезды вращаются. Единственная причина, по которой я могу придумать, почему астрофизики делают вычисления для невращающейся звезды или черной дыры, состоит в том, что это делает их вычисления немного легче. Хотя все звезды вращаются, некоторые вращаются намного быстрее, чем другие, и их массы тоже меняются, поэтому существует большая степень неопределенности, которая уменьшается путем расчета для звезды, которая не вращается.